Создание адаптивных модульных агрегатов бесперебойного питания корабельных электротехнических систем

• Автор: Фёдоров, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 158 с. : ил.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ КОМПЛЕКСАМИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИРЧЕСКИХ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК (ДЭПЛ)
1.1 Требования, предъявляемые к комплексам электропитания
корабельной системы электроснабжения
1.2 Сравнительный анализ корабельных комплексов электропитания (ККЭ)
1.3 Состояние вопроса и постановка задач повышения качества корабельных комплексов электропитания
2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И ПОСТРОЕНИЕ КОРАБЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ (АБП) НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
2.1 Разработка обобщенной структуры АБП
2.1.1 Анализ существующих структур источников бесперебойного питания
2.1.2 Требования, предъявляемые к АБП. Обобщенная структурная схема
2.2 Выбор способа управления АБП
2.3 Сравнительный анализ видов модуляции и выбор модулятора для системы управления АБП
2.4 Классифицирование типа импульсной системы управления для
адаптивных АБП
2.5 Функциональная схема
3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АБП ДЭПЛ
3.1 Выбор принципов построения и формирование структуры
математической модели системы управления АБП
3.2 Компьютерное моделирование отдельных узлов АБП
3.2.1 Обоснование выбора среды программирования
3.2.2 Моделирование узла ШИМ системы управления АБП
3.2.3 Моделирование элементов и узлов интегрированных статических преобразователей
3.3 Компьютерная модель канала управления АБП и проверка
её адекватности
3.5 Методика проектирования адаптивных АБП для ДЭПЛ
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОРАБЕЛЬНЫХ АБП
4.1 Структура одноуровнего АБП для корабельной системы КАС «Литий» и алгоритм ее работы
4.2 Реализация многоуровневых комплексов АБП и исследование
их функционирования (серии АБП-Л и 1Ш-ППЕТ-130-28,5)
4.2.1 Применение микроконтроллеров семейства Р/С18 для организации и управления АБП
4.2.2 Описание алгоритма основного цикла программы системы управления АБП
4.2.3 Описание канала М300-230В поставочного образца многоуровневого АБП
4.3 Адаптация к работе в реальных режимах
4.4 Программно-аппаратная защита АБП в режимах перегрузок
и коротких замыкания
4.5 Опыт эксплуатации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Одно из важнейших мест в энергообеспечении дизель-электрических подводных лодок (ДЭПЛ) нового поколения занимают агрегаты бесперебойного электропитания (АБП) комплексных систем управления техническими средствами (КСУ ТС). Примером могут служить агрегаты бесперебойного питания нового поколения АБП-Л для комплекса агрегатированных систем (КАС) "Литий". В состав потребителей могут входить самые разнообразные системы и комплексы: ответственные потребители сетей 50 и 400 Гц, преобразователи для бесшумного управления АД, компенсирующие устройства магнитных компасов, требующие высокий уровень стабилизации питающего тока при низком уровне пульсаций и другие. К задачам некоторых АБП для ответственных потребителей, в свою очередь, относится отказоустойчивое обеспечение потребителей электроэнергией с требуемыми показателями качества при одновременном уменьшении собственных массогабаритных показателей, увеличении КПД и ресурса работы, а также улучшении статических и динамических характеристик. Все это невозможно без создания новых микропроцессорных систем управления для АБП с регулируемыми внешними характеристиками.
Повышение качества электроэнергии, питающей новые управляющие комплексы, является одним из основных факторов эффективности использования этих комплексов, что, в свою очередь, определяет тактико-технические характеристики корабля в целом. Так, например, характерные для бортовых электросетей изменения напряжения приводят к перезагрузке бортовой компьютерной системы визуального контроля и управления и, как следствие, потере накапливаемой информации в процессе выполнения тактической задачи. Исключение таких «провалов» электропитания при различных переходных режимах в масштабе реального времени, как одна из задач, возлагаемых на комплексы бесперебойного электропитания, позволяет избежать потери текущей информации и неисправимых повреждений бортовой аппаратуры.
6) обеспечение фильтрации высоковольтных импульсов перенапряжения в питающих фидерах;
7) обеспечение нормального режима функционирования потребителей при перегрузках и недопустимость выхода из строя при внешних коротких замыканиях и аварийных превышениях (понижениях) напряжения первичной цепи: выполнение функции буферного электронного предохранителя;
8) обеспечение местного и дистанционного управления как каждым каналом питания в отдельности, так и всем АБП с целью обеспечения оперативной подачи питания нуждающимся потребителям для оптимального использования ресурса АБ;
9) минимизирование затрат материальных и людских ресурсов на обслуживание КУЭ в эксплуатации.
Последнее требование является актуальным из соображения автономности работы АБП в условиях ограничения материальных средств и численности личного состава объекта.
К дистанционному пульту управления и сигнализации
Рисунок 2.5 - Общая структурная схема АБП Частично это требование выполняется закладыванием определенного количества запасных элементов для экстренной замены (ЗИП). Вместе с тем